专利名称：物联网环境下的盲人导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种盲人导航系统，尤其涉及的是一种物联网环境下的基于RFID 的手持式盲人导航系统。
背景技术：
中国是世界盲人最多的国家，目前约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%，低视力者600多万。出行一直是困扰盲人的问题，尤其是去距离稍微远一些的地方，通常都会感到力不从心。目前盲人出行主要依靠盲道、手杖。已经面世的盲人导航系统大多基于超声波识别系统，现有的超声波导盲产品往往只能够判别出前方是否有障碍以及障碍的距离，而这些并不能够给盲人带来实质性的帮助。而现有的基于GPS全球定位系统的盲人导航系统， 则存在一个精度的问题，其最多只能提供一个大概的地点，存在着很高危险性。因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种物联网环境下的盲人导航系统，旨在解决现有的盲人导航系统不能够准确、安全的为盲人导航的问题。本实用新型的技术方案如下—种物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，包括手持式终端、盲人手杖和 RFID标签，所述RFID标签埋设于盲道上，所述盲人手杖通过RFID射频识别模块读取盲道上的RFID标签的信息；所述盲人手杖与所述手持式终端通过无线传输模块建立连接，用于将标签信息传递给盲人手持式终端进行处理后给出导航指示。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述手持式终端包括主控模块、单片机、键盘输入模块、语音提示模块和无线传输模块，所述单片机、语音提示模块和无线传输模块均连接至主控模块；所述键盘输入模块连接至单片机；所述主控模块中包括RFID导航模块，所述RFID导航模块用于根据RFID标签信息给出导航指示。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述手持式终端还包括手机功能模块，所述手机功能模块连接至主控模块。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述手持式终端还包括全球定位模块，所述全球定位模块连接至主控模块。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述手持式终端还包括显示模块，所述显示模块连接至主控模块。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述盲人手杖上还设置有无线键盘， 所述手持式终端上设置有红外接收模块，所述无线键盘连接所述红外接收模块，所述红外接收模块连接单片机。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述盲人手杖上还设置有用于发射超声波探测路况的超声波模块和用于识别常见的路况信息的智能路况识别模块，所述智能路况识别模块连接至所述超声波模块。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述超声波模块包括3个发射传感器和3个接收传感器。所述的物联网环境下的盲人导航系统，其中，所述无线传输模块为Zigbee无线通讯模块。本实用新型的有益效果本实用新型通过采用先进的RFID射频识别技术，并在盲道上设置RFID电子标签，为盲人的出行进行全程精准导航。本系统不但能够对当前位置进行定位，生成最优路线实现导航，同时还具有对常见路况信息智能分析的功能，满足盲人的出行需求，且操作简单，只要懂得盲文都能独立的使用该系统的功能。本系统的反馈信息都是通过语音方式实现，清晰易懂，使盲人在行进的过程中也能收听到关于位置和周围环境情况的具体信息，为盲人出行带来方便。
图1是本实用新型提供的物联网环境下的盲人导航系统的系统框图；图2是本实用新型提供的椭圆算法中椭圆搜索区域和原来的搜索区域对比图；图3是本实用新型提供的Zigbee接口查询流程图；图4是本实用新型提供的键盘接口查询流程图；图5是本实用新型提供的出行地图示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。如图1所示，所述系统包括盲人手持终端、盲人手杖和埋设于盲道上的RFID标签。 其基本原理为盲人手杖读取盲道上的RFID标签，然后传递给盲人手持式终端进行处理。所述盲人手持式终端包括主控模块、单片机、键盘输入模块、语音提示模块、手机功能模块、无线传输模块、全球定位模块、显示模块。所述主控模块为PXA270处理器。其包括RFID导航模块，所述RFID导航模块通过读取到的当前RFID标签(盲人所在位置的盲道上的RFID标签)和用户输入的目的地，并通过查询相关数据库，生成RFID导航路径；并在盲人行进的过程中，不断匹配读取到的RFID 标签，进而提供不同的行走提示，包括继续前行、交叉路口拐弯、红绿灯路口、经过某些标志性建筑、行走出错、到达目的地等提示。所述键盘输入模块设置有两种输入模式，第一种为盲文输入模式，该模式是具有我国国家标准规定的现行盲文的输入法，能实现盲文的输入，用于输入导航的目的地。第二种是手机号码输入模式，所述键盘输入模块还具有切换到手机号码输入的功能，能实现手机号码的简单输入，而无需以盲文的形式输入手机号码。还包括如键盘锁定，开始导航，输入模式切换、拨打电话、接听电话、收发短信等多个功能按钮的输入。所述语音提示模块用于三种模式，第一是导航提示，为RFID导航提供语音提示， 包括输入目的地、读入起始标签、开始导航、叉道拐弯、标志性建筑、目的地等相关语音提示。第二手机提示，为盲人的号码输入和其他如拨打电话、来电等提供语言提示。第三路况提示，根据盲人手杖发送到终端上的分析结果，提供相应的路况语音提示。所述手机功能模块用于提供本系统拨打、接听电话的功能，还有一键拨号的功能。 盲人可以将当前自己的经纬度数据发送给自己所要发送的人。同时，也可以通过语言的方式现实对信息的读取；即在盲人按下响应的功能键后，将盲人接到短信的号码和短信内容读给盲人听。所述手机功能模块包括GSM模块，用来实现手机的功能；GSM模块采用西门子 TC35系列的TC35i。向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。通过RS232与ARM板连接，该接口读取或发送TC35i模块中的数据。所述无线传输模块为手持终端和盲人手杖提供数据的交互。例如利用Zigbee无线通讯和无线键盘的输入。所述全球定位模块用于为盲人的当前位置进行定位，防止盲人外出走失。可以通过全球定位，让亲人知道其大概位置，方便寻找，其分辨率约为5m。所述全球定位模块为GPS模块。所述显示模块，用于显示相应的数据的，方便盲人向别人求助； 本系统提供的手持式终端还包括USB接口和串行接口，用来扩展其他额外的模块。另外，本系统还包括集成了 RFID射频识别模块、超声波模块和智能路况识别模块的盲人手杖。所述超声波模块用于发射超声波采样路况信息，实现对盲人前方Im距离的路况采样；其处理芯片为80C51处理器，用来集成盲人手杖上的超声波，本系统的超声波模块由多个安装在不同位置的发射和接受传感器组成。本实施例中所述超声波模块由3个发射传感器和3个接受传感器构成；所述RFID射频识别模块，用来读取盲道上的电子标签；所述智能路况识别模块用来识别常见的路况信息，通过多个超声波对不同方向的环境进行采样分析，以完成几种常见路况的识别，如前方有不可绕行障碍物、前方有可绕行障碍物、前方左边有障碍物、前方右边有障碍物等。该功能模块会将分析后的结果传输给所述盲人手持式终端，手持终端再完成相应的处理，作出提示。所述智能路况识别模块连接所述超声波模块。所述盲人手杖上还设置有无线键盘，所述手持式终端上设置有红外接收模块，所述无线键盘连接所述红外接收模块，所述红外接收模块连接单片机。手杖通过Zigbee技术与主控模块进行通讯，Zigbee无线通讯模块支持信号的发送与接收，用来传输盲杖到手持终端的数据信息；系统会根据盲人当前的位置和目的地生成一条最为合理的路线，而RFID射频识别模块读取到盲道上的电子标签后，传输给主控模块处理，并得到响应位置的行走提示信息，以语音提示的方式对盲人行走进行全程高精度导航，同时纠正行走错误；超声波模块利用超声波测距原理，对多个超声波模块的采样进行分析，完成了对几种常见路况的识别。本系统提供的软件为采用嵌入式Iinux的操作系统。所述Iinux操作系统采用 linux2. 6. 9 内核。所述操作系统的驱动程序包括串口、NOR Flash、AC，97、LCD、USB HOST、USB DEVICE,USB SERIAL等多种驱动。另外，还支持串口接口扩展，支持串口转USB，支持SQLite 数据库读写，支持Mplayer播放音频等。实时性是盲人导航系统的安全性的保障，所述SQLite数据库是一个小型的嵌入式数据库，实现了独立的，可嵌入的，零配置的SQL数库引擎。在嵌入式设备中，只需要500K的空间就可以进行使用。数据处理速度快。考虑到数据库的大小和实际道路的方向性，地图的网状结构可以用一个带权的有向图的结构来表示，为了避免过多的数据存储和处理，将道路的RFID标签码设为连续的， 即同一条道路中，除路口节点RFID标签外的其他RFID标签码是按道路的方向递增的，通过该方法，对于一条道路只需要存储四个点，即道路的路口起点、道路的第二个点、道路的倒数第二个点和道路的路口终点就可以知道整条道路的RFID标签码顺序的信息，再给道路加上权值后即可完成道路信息表的设计。通过该方法，可以较好的体现网络中各条道路之间的关系，同时避免了大量不必要的处理和运算，满足了盲人的使用需求。下表表示道路信息表结构，其实质就是简化路网，将路网抽象成有向图。消除了大量的冗余数据。
权利要求1.一种物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，包括手持式终端、盲人手杖和 RFID标签，所述RFID标签埋设与盲道上，所述盲人手杖通过RFID射频识别模块读取盲道上的RFID标签的信息；所述盲人手杖与所述手持式终端通过无线传输模块建立连接，用于将标签信息传递给盲人手持式终端进行处理后给出导航指示。
2.根据权利要求1所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述手持式终端包括主控模块、单片机、键盘输入模块、语音提示模块和无线传输模块，所述单片机、语音提示模块和无线传输模块均连接至主控模块；所述键盘输入模块连接至单片机；所述主控模块中包括RFID导航模块，所述RFID导航模块用于根据RFID标签信息给出导航指示。
3.根据权利要求2所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述手持式终端还包括手机功能模块，所述手机功能模块连接至主控模块。
4.根据权利要求2所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述手持式终端还包括全球定位模块，所述全球定位模块连接至主控模块。
5.根据权利要求2所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述手持式终端还包括显示模块，所述显示模块连接至主控模块。
6.根据权利要求2所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述盲人手杖上还设置有无线键盘，所述手持式终端上设置有红外接收模块，所述无线键盘连接所述红外接收模块，所述红外接收模块连接单片机。
7.根据权利要求1所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述盲人手杖上还设置有用于发射超声波探测路况的超声波模块和用于识别常见的路况信息的智能路况识别模块，所述智能路况识别模块连接至所述超声波模块。
8.根据权利要求7所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述超声波模块包括3个发射传感器和3个接受传感器。
9.根据权利要求1所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述无线传输模块为Zigbee无线通讯模块。
10.根据权利要求1所述的物联网环境下的盲人导航系统，其特征在于，所述系统还包括一嵌入式数据库。
专利摘要本实用新型公开了一种物联网环境下的盲人导航系统，其包括手持式终端、盲人手杖和RFID标签，所述RFID标签埋设与盲道上，所述盲人手杖通过RFID射频识别模块读取盲道上的RFID标签的信息；所述盲人手杖与所述手持式终端通过无线传输模块建立连接，用于将标签信息传递给盲人手持式终端进行处理后给出导航指示。采用本实用新型可有效的为盲人提供安全可靠的路径导航服务。
文档编号A61H3/06GK202061036SQ20102068787
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者吴方, 姚沁, 方漫琳, 林欣农, 王震, 许鸿锦 申请人:北京理工大学珠海学院